(57)【要約】【課題】  実機の形状寸法や磁性部材の実磁気特性が設計値からずれても、コギング推力を小さくできる永久磁石型同期リニアモータを提供する。【解決手段】  交互に極性が異なるように界磁極を構成する複数の永久磁石を直線状に並べて配置した界磁ヨークと、前記永久磁石の磁石列と磁気的空隙を介して対抗するように配置した電機子を備えた永久磁石型同期リニアモータにおいて、前記電機子は、主ティースとスロットを有する電機子コアと、前記電機子コアのスロットにコイルを巻回した主巻線と、前記電機子コアの端に配置した補助ティースであって、前記主ティースより短い補助ティースと、前記補助ティースにコイルを巻回した補助巻線を備える【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交互に極性が異なるように界磁極を構成する複数の永久磁石を直線状に並べて配置した界磁ヨークと、前記永久磁石の磁石列と磁気的空隙を介して対抗するように配置した電機子を備えた永久磁石型同期リニアモータにおいて、
前記電機子は、主ティースとスロットを有する電機子コアと、前記電機子コアのスロットにコイルを巻回した主巻線と、前記電機子コアの端に配置した補助ティースであって、前記主ティースより短い補助ティースと、前記補助ティースにコイルを巻回した補助巻線を備えたことを特徴とする永久磁石型同期リニアモータ。  
【請求項２】
前記主巻線と前記補助巻線をそれぞれ異なる電源に接続したことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石型同期リニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石型同期リニアモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来，工作機械のテーブル送りやステッパ駆動機構などに利用されるリニアモータとして、永久磁石型同期リニアモータが知られている。永久磁石型同期リニアモータでは、電機子を界磁の長手方向に進行させる際，電機子コア両端部の端効果によりコギング推力が発生する。このコギング推力は、工作機械やステッパの加工精度に影響するため，その低減がこの種のリニアモータの大きな課題であった。
そこで、コギング推力低減策として電機子コアの両端に補助ティースを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１）。補助ティースとは、主ティースとスロットを有する電機子コアの両端に配置され、前記主ティースより短いティースである。主ティースと補助ティースの長さと幅の組合せを最適化すると、主ティースに働くコギング推力と補助ティースに働くコギング推力の合力を０にすることができる。
【特許文献１】国際公開  ＷＯ０１／０８０４０８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら従来の技術では、主ティースの寸法形状に対して、補助ティースの寸法形状を最適化することが容易ではないという問題があった。すなわち、設計においては，主ティースの形状寸法、界磁と電機子との間の磁気的空隙長などの設計値、界磁に使用する永久磁石の磁気特性の代表値を用いてコギング推力が最小となる条件を求め、補助ティースの形状寸法を決定している。ところが，実際に製作したモータは，電機子コアの打ち抜き時の寸法ばらつきや誤差、界磁と電機子を組み合わせる際の空隙寸法の誤差、永久磁石を界磁ヨークに固定し組み立てる際の寸法ばらつきや誤差、電機子コアや界磁ヨーク、永久磁石といった磁性部材の磁気特性のばらつきや代表値との差違などにより、コギング推力がほぼゼロとなる寸法条件がずれ、コギング推力が大きくなってしまう。この問題は，実機の形状寸法実測とコギング推力の評価を基にした設計と製作の繰り返しにより軽減されるが，組み立て時の寸法ばらつきや誤差，磁性部材の磁気特性のばらつきや代表値との差違はその都度ごとに異なるため，容易に解決することはできない。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、実機の形状寸法や磁性部材の実磁気特性が設計値からずれても，コギング推力を小さくできる永久磁石型同期リニアモータを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、本発明は、交互に極性が異なるように界磁極を構成する複数の永久磁石を直線状に並べて配置した界磁ヨークと、前記永久磁石の磁石列と磁気的空隙を介して対抗するように配置した電機子を備えた永久磁石型同期リニアモータにおいて、前記電機子は、主ティースとスロットを有する電機子コアと、前記電機子コアのスロットにコイルを巻回した主巻線と、前記電機子コアの端に配置した補助ティースであって、前記主ティースより短い補助ティースと、前記補助ティースにコイルを巻回した補助巻線を備えるものである。また、前記主巻線と前記補助巻線をそれぞれ異なる電源に接続するものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、実機の形状寸法や磁性部材の磁気特性が設計値からずれてコギング推力が大きくなってしまった場合でも、実機の評価に基づいて補助巻線に所定の電流を流し、補助ティースと界磁との間に働く電磁力を調整することによって、主ティースに働くコギング推力を打ち消す力を補助ティースに発生させて、コギング推力をほぼゼロすることができるので、リニアモータを応用した工作機械等の精度を向上する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の具体的実施態様について、図に基づいて説明する。
【実施例】
【０００７】
図１は、本発明の実施例を示す永久磁石型同期リニアモータの側断面図であり、８ポール９スロットのモータの例を示している。図において、１は界磁であり、２は電機子である。界磁１は平板状の界磁ヨーク１１に複数個の永久磁石１２を交互に異極となるように並べて取り付けたものである。電機子２は界磁１の永久磁石１２の磁極面に対して所定の磁気的空隙を介して対向して取り付けられてする。電機子２は、電機子コア２１に主巻線２２と補助巻線２３を巻回したものである。電機子コア２１は、電磁鋼板を櫛歯状に打ち抜き，スロット２４を形成する主ティース２５を形成し、さらに両端に補助ティース２６を形成し、主ティース２５および補助ティース２６を継鉄部２７で連結したものを、積層固定したものである。主巻線２２は主ティース２５に巻回され、補助巻線２３は補助ティース２６に巻回されている。
【０００８】
また、従来技術と同様に、主ティース２５に働くコギング推力Ｆ１と，補助ティース２６に働くコギング推力Ｆ２とがＦ１＋Ｆ２≒０となる条件に沿って，主ティース２５の長さＨｔと補助ティース２６の長さＨｄが０＜Ｈｄ＜Ｈｔの範囲で設定し，併せて補助ティース２６のティース幅Ｂｄと主ティース２５のティース幅ＢｔがＢｄ＜Ｂｔの範囲で設定されている。
【０００９】
補助巻線２３は主巻線２２とは異なる電源に接続され、主巻線２２とは独立に制御することができる。補助巻線２３に通電される電流を調整することにより、補助ティース２６と界磁１との間に働く電磁力を調整して、主ティース２５に働くコギング推力Ｆ１を打ち消す力を補助ティース２６に発生させ、コギング推力をほぼ０にすることができる。先述したように、設計時に補助ティース２６の形状寸法をコギング推力が最小となるように決定しても、実際に製作したモータは、電機子コアの打ち抜き時の寸法ばらつきや誤差、界磁と電機子を組み合わせる際の空隙寸法の誤差、永久磁石を界磁ヨークに固定し組み立てる際の寸法ばらつきや誤差、電機子コアや界磁ヨーク、永久磁石といった磁性部材の磁気特性のばらつきや代表値との差違などにより、コギング推力が最小となる寸法条件がずれ、コギング推力が大きくなってしまう。しかし、これらの差違は一般的に小さいので、補助巻線２３に流す電流がわずかでも、コギング推力は大きく低減される。
【００１０】
なお、本実施例ではスロット形状をオープンスロットとした場合を示したが、他の形状、例えばセミオープンスロットとしても構わない。また，界磁と電機子が各々一対で対向する例を用いて説明したが、電機子の両側に磁気的空隙を介して２列からなる界磁を配設した磁束貫通形のものに替えても構わない。また、電機子コアの両端に補助ティースを配置した構成を示したが、電機子コアの片方のみに補助ティースを配置しても良い。また補助ティースを電機子コアと別部品にして、電機子コアにねじ止めして、電機子コアに対する補助ティースの高さやピッチを自在に調整可能にしても良い。また、本実施例では、界磁１を固定子とし、電機子２を可動子とし、電機子２を界磁１の長手方向に対して走行するものを示しているが、電機子２を固定子とし、界磁１を可動子として、界磁１を電機子２の長手方向に対して走行させるタイプのリニアモータにも本発明を適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
本発明は、永久磁石型同期リニアモータとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例を示す永久磁石型同期リニアモータの側断面図である。
【符号の説明】
【００１３】
１  界磁、２  電機子、１１  界磁ヨーク  １２  永久磁石  ２１  電機子コア  ２２  主巻線、２３  補助巻線、２４スロット、２５  主ティース、２６  補助ティース
【図１】
2005168243.tif 000003